SMD LED 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C Datenblatt - Gehäuse 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 2.7-3.4V - Leistung 40mW - Reines Weiß - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige, flache Beleuchtung erfordern. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen dar und ermöglicht eine erhebliche Miniaturisierung und Effizienzsteigerung im Endproduktdesign.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der primäre Vorteil dieser LED ist ihr extrem kleiner Platzbedarf. Die Gehäuseabmessungen ermöglichen eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs), was direkt zu einer reduzierten Boardgröße und folglich kleineren Endgeräten beiträgt. Ihr geringes Gewicht macht sie besonders geeignet für tragbare und Miniaturanwendungen, bei denen Gewicht und Platz kritische Einschränkungen sind. Das Produkt positioniert sich als vielseitige, universelle Indikator- und Hintergrundbeleuchtungslösung, die den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsstandards entspricht, einschließlich RoHS, REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED ist für ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Automobil und Telekommunikation konzipiert. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören die Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln, Schaltern und Symbolen; Indikator- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten; sowie allgemeine flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels. Ihre Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und Standard-Infrarot-/Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen macht sie ideal für die Serienfertigung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Ein gründliches Verständnis der elektrischen und optischen Parameter ist für ein zuverlässiges Schaltungsdesign und die langfristige Leistungsfähigkeit unerlässlich.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Die korrekte Polung ist entscheidend. Das Gehäuse weist eine deutliche Kathodenmarkierung auf. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Darstellung dieser Kennzeichnung. Ein Einbau der LED in umgekehrter Polung verhindert das Leuchten, und das Anlegen der absoluten maximalen Sperrspannung von 5V könnte das Bauteil beschädigen._F):10 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):100 mA (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz). Dies ermöglicht kurze Pulse mit höherem Strom, was für Multiplexing oder das Erreichen einer höheren momentanen Helligkeit nützlich ist.
• Verlustleistung (P_d):40 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, ohne seine thermischen Grenzen zu überschreiten.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Human Body Model (HBM) 150 V. Dies deutet auf eine moderate Empfindlichkeit gegenüber ESD hin, was ordnungsgemäße Handhabungsverfahren in einer ESD-geschützten Umgebung erfordert.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Dieser weite Bereich eignet sich für Automobil- und Industrieumgebungen.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (T_a= 25°C)

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen gemessen und definieren die Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):45,0 mcd (Min), 112,0 mcd (Max) bei I_F= 5 mA. Der typische Wert ist nicht angegeben, was darauf hindeutet, dass die Leistung durch das Binning-System gesteuert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):110 Grad (typisch). Dieser weite Abstrahlwinkel ist charakteristisch für ein diffuses gelbes Harzgehäuse und sorgt für eine breite, gleichmäßige Lichtverteilung.
• Durchlassspannung (V_F):2,70 V (Min), 3,40 V (Max) bei I_F= 5 mA. Die enge Toleranz von ±0,05V pro Bin gewährleistet einen konsistenten Spannungsabfall über Produktionschargen hinweg.
• Sperrstrom (I_R):50 μA (Max) bei V_R= 5 V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung vorgesehen.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins eingeteilt, um Konsistenz für den Endanwender zu garantieren. Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit eng gruppierten Eigenschaften für ein einheitliches Erscheinungsbild in einer Anordnung auszuwählen.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf der gemessenen Lichtstärke bei 5 mA in vier Bins (P1, P2, Q1, Q2) sortiert. Die Bins reichen von einem Minimum von 45,0 mcd (P1) bis zu einem Maximum von 112,0 mcd (Q2). Innerhalb jedes Bins wird eine Toleranz von ±11 % angewendet. Die Auswahl aus einem einzigen Bin ist für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit erfordern, entscheidend.

3.2 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in sieben Kategorien (Bin-Codes 34 bis 40) eingeteilt, die jeweils 0,1V umfassen, von 2,70-2,80V (Code 34) bis 3,30-3,40V (Code 40). Die Toleranz von ±0,05V pro Bin gewährleistet einen vorhersehbaren Stromverbrauch, wenn LEDs parallel mit einem gemeinsamen strombegrenzenden Widerstand betrieben werden.

3.3 Binning der Farbkoordinaten

Das reine Weißlicht wird durch Farbkoordinaten im CIE-1931-Diagramm definiert. Das Datenblatt spezifiziert vier Bins (1-4), die jeweils durch ein Viereck von (x, y)-Koordinatenpaaren definiert sind. Die Toleranz für diese Koordinaten beträgt ±0,01. Dieses Binning gewährleistet Farbkonstanz, was für Hintergrundbeleuchtungs- und Indikatoranwendungen, bei denen Farbabgleich wichtig ist, von entscheidender Bedeutung ist.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht einem Standard-SMD-Gehäuse mit Abmessungen von etwa 2,0 mm Länge, 1,25 mm Breite und 0,8 mm Höhe (Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben). Die Gehäusezeichnung zeigt deutlich die Kathodenmarkierung, die für die korrekte Ausrichtung auf der Leiterplatte wesentlich ist. Das empfohlene Lötflächenbild (Footprint) wird bereitgestellt, um ein ordnungsgemäßes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

4.2 Polungskennzeichnung

Correct polarity is critical. The package features a distinct cathode mark. The datasheet includes a detailed diagram showing this identification. Installing the LED in reverse polarity will prevent it from illuminating and applying the absolute maximum reverse voltage of 5V could damage the device.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist zwingend erforderlich, um thermische oder mechanische Schäden während des Montageprozesses zu verhindern.

5.1 Reflow-Lötprofil

Die Komponente ist mit bleifreien (Pb-freien) Reflow-Lötprozessen kompatibel. Das spezifizierte Temperaturprofil ist kritisch:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C maximal, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Zeit über 255°C:Maximal 30 Sekunden.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

Reflow-Löten sollte an derselben Komponente nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

5.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Temperatur der Lötspitze muss unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (≤25W) wird empfohlen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte ein Mindestintervall von 2 Sekunden eingehalten werden, um Abkühlung zu ermöglichen.

5.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90 % relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
• Nach dem Öffnen (Bodenlebensdauer):168 Stunden (7 Tage) bei ≤30°C und ≤60 % RH.
• Trocknen (Backen):Wenn die Bodenlebensdauer überschritten ist oder das Trockenmittel Feuchtigkeitseintritt anzeigt, vor der Verwendung bei 60 ±5°C für 24 Stunden backen.

Öffnen Sie die feuchtigkeitsdichte Tüte erst, wenn die Komponenten zur Montage bereit sind.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Standardverpackung

Die LEDs werden auf 8-mm-Trägerbändern auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Abmessungen von Trägerband und Spule sind im Datenblatt angegeben, um die automatisierte Handhabung und Einrichtung von Bestückungsautomaten zu erleichtern.

6.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C).
• QTY:Packungsmenge.
• CAT:Lichtstärke-Rang (Bin-Code: P1, P2, Q1, Q2).
• HUE:Farbkoordinaten & dominante Wellenlänge Rang (Bin-Code: 1, 2, 3, 4).
• REF:Durchlassspannung-Rang (Bin-Code: 34 bis 40).
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile.Ein externer strombegrenzender Widerstand ist unbedingt erforderlich.Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine Fertigungstoleranz (wie im Binning zu sehen). Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Rückgang von V_Faufgrund von Temperatur kann zu einem großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms führen, wenn kein Vorwiderstand verwendet wird. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_supply- V_F) / I_F, wobei I_Fder gewünschte Betriebsstrom ist (z.B. 5mA).

7.2 Wärmemanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (max. 40mW), ist ein ordnungsgemäßes thermisches Design auf der Leiterplatte dennoch wichtig für die Langlebigkeit, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur. Stellen Sie sicher, dass die mit dem thermischen Pfad der LED (oft die Kathode) verbundene Kupferfläche auf der Leiterplatte ausreichend dimensioniert ist, um als Kühlkörper zu dienen, und nach Möglichkeit mit größeren Kupferflächen verbunden ist.

7.3 ESD-Schutz

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Mit einer ESD-Bewertung von 150V (HBM) sind diese Bauteile empfindlich. Implementieren Sie ESD-Kontrollmaßnahmen während der gesamten Handhabung, Lagerung und Montage. Dazu gehören geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu größeren, bedrahteten LEDs bietet die 12-21C eine drastische Reduzierung von Größe und Gewicht und ermöglicht so moderne miniaturisierte Designs. Ihr weiter Abstrahlwinkel von 110 Grad, ermöglicht durch das diffuse gelbe Harz, bietet eine gleichmäßigere Lichtabstrahlung im Vergleich zu klaren Harzgehäusen mit engeren Strahlen, was sie für Flächenbeleuchtung und Hintergrundbeleuchtung überlegen macht. Das umfassende Binning-System für Intensität, Spannung und Farbe bietet ein Maß an Konsistenz, das für professionelle Anwendungen, bei denen visuelle Gleichmäßigkeit von größter Bedeutung ist, unerlässlich ist, und unterscheidet es von nicht oder nur grob gebinnten Standard-LEDs.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

No.Davor wird im Abschnitt "Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung" ausdrücklich gewarnt. Die LED ist sehr empfindlich gegenüber Spannungsänderungen. Der Betrieb direkt an einer Spannungsquelle, selbst einer geregelten, führt sehr wahrscheinlich aufgrund von Überstrom zu einem sofortigen Ausfall.

9.2 Was ist der Unterschied zwischen den P1-, Q2- usw. Bins?

Dies sind Lichtstärke-Bins. P1 repräsentiert die Gruppe mit der niedrigsten Helligkeit (45,0-57,0 mcd) und Q2 die mit der höchsten (90,0-112,0 mcd) bei einem Test mit 5mA. Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einer Anordnung sollten alle LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin stammen.

9.3 Wie oft kann ich dieses Bauteil reflowlöten?

Das Datenblatt gibt an, dass Reflow-Löten nicht öfter alszweimaldurchgeführt werden sollte. Jeder Reflow-Zyklus setzt die Komponente thermischer Belastung aus, und das Überschreiten von zwei Zyklen kann die internen Bonddrähte oder das Epoxidharz beeinträchtigen.

9.4 Die Tüte ist seit einer Woche offen. Kann ich die LEDs noch verwenden?

Möglicherweise, aber sie müssen zuerst getrocknet (gebacken) werden. Die Bodenlebensdauer nach dem Öffnen beträgt unter den angegebenen Bedingungen 168 Stunden (7 Tage). Wenn diese Zeit überschritten ist, müssen Sie das Trocknungsverfahren (60 ±5°C für 24 Stunden) durchführen, um aufgenommene Feuchtigkeit auszutreiben und "Popcorning" oder Delaminierung während des nachfolgenden Lötens zu verhindern.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer hinterleuchteten Membrantastatur.Ein Designer benötigt 20 weiße LEDs für eine gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung von Symbolen. Er würde:

1. Bin auswählen:Alle LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. Q1) und Farbkoordinaten-Bin (z.B. 2) wählen, um gleichmäßige Helligkeit und Farbe zu gewährleisten.
2. Widerstand berechnen:Unter Verwendung einer 5V-Versorgung und einem nominalen V_Fvon 3,0V (aus Bin 36), Ziel-I_F= 5mA. R = (5V - 3,0V) / 0,005A = 400Ω. Ein Standard-390Ω- oder 430Ω-Widerstand wäre geeignet.
3. PCB-Layout:Das empfohlene Lötflächenbild aus dem Datenblatt verwenden. Die Kathodenfläche mit einer etwas größeren Kupferfläche für eine geringe Wärmeableitung verbinden.
4. Montage:Komponenten bis zur Verwendung in versiegelter Tüte lassen. Das spezifizierte bleifreie Reflow-Profil verwenden. Handlötung nach Möglichkeit vermeiden.
5. Testen:Durchlassspannung und Lichtausbeute einer Stichprobe aus der Charge überprüfen, um die Übereinstimmung mit dem ausgewählten Bin zu bestätigen.

Dieser Prozess gewährleistet ein zuverlässiges, professionelles Ergebnis.

11. Funktionsprinzip

Die 12-21C LED basiert auf einem InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleiterchip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode (V_F) übersteigt, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen frei, ein Prozess, der als Elektrolumineszenz bezeichnet wird. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Schichten bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts und erzeugt das spezifizierte "Reine Weiß"-Spektrum. Das gelbe diffuse Harzgehäuse dient zum Schutz des Chips, formt die Lichtabstrahlung zu einem weiten Abstrahlwinkel und kann Leuchtstoffe enthalten (obwohl für diesen "Reinen Weiß"-Typ nicht explizit angegeben, ist es bei weißen LEDs üblich, einen blauen Chip mit einem gelben Leuchtstoff zu verwenden).

12. Branchentrends und Kontext

Die 12-21C verkörpert wichtige Trends in der LED-Technologie: unerbittliche Miniaturisierung, gesteigerte Effizienz (höhere Lichtstärke aus einem kleinen Gehäuse) und verbesserte Fertigbarkeit durch SMD-Gehäuse und Trägerband-/Spulenlieferung. Der Fokus auf Umweltkonformität (RoHS, halogenfrei) spiegelt breitere industrielle und regulatorische Anforderungen wider. Das detaillierte Binning-System unterstreicht den Marktbedarf an vorhersehbarer, konsistenter Leistung in der Serienfertigung von Elektronik. Die zukünftige Entwicklung in dieser Produktkategorie würde sich wahrscheinlich auf eine weitere Steigerung der Lichtausbeute (mehr Licht pro mA), eine Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) für weiße LEDs und möglicherweise die Integration von Treiberschaltungen oder mehreren Chips in ähnlich große Gehäuse für intelligentere, funktionalere Beleuchtungslösungen konzentrieren.